CN109693248B - 一种轻量化智能巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
一种轻量化智能巡检机器人，属于缆索检测机器人技术领域。本发明为了解决现有缆索检测机器人爬行灵活度差，不能根据不同场所进行随机调整的问题。本发明包括上车体、下车体和内部缺陷检测器安装架，上车体和下车体均包括车架、驱动电机和行进轮，车架上安装有驱动电机安装架和行进轮安装架，驱动电机安装架上固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上安装有主动带轮，行进轮安装架上安装有平衡继动器，平衡继动器上安装有行进轮转轴，行进轮配合安装在行进轮转轴上，行进轮转轴上还安装有从动带轮，主动带轮与从动带轮通过皮带配合安装。本发明可实现多级调速控制并搭载多种无损检测传感器完成缆索检、测维护。
Description
技术领域
本发明涉及一种缆索缺陷检测机器人，属于缆索检测技术领域。
背景技术
索道桥梁等建筑中起着重要的承载作用。其性能的稳定对建筑的安全性起着至关重要的作用，为保障装备的安全运转，世界各国每年需投入大量的人力物力对这些装备定期开展检测、维护作业。目前，世界范围内广泛采用传统的人工作业方法开展相应的检测作业，不仅存在劳动强度大、作业效率低、工作周期长、成本高、问题排查不彻底，而且时常伴有安全事故发生。因此，极需研发一套可在各类索道、管件上灵活爬行，能够根据不同的场所进行随机调整，来实现攀爬并进行性能分析检测工作。
发明内容
本发明针对现有技术中上述的不足，提供一种轻量化智能巡检机器人。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
本发明的技术方案：
一种轻量化智能巡检机器人，包括上车体、下车体和内部缺陷检测器安装架，上车体和下车体通过内部缺陷检测器安装架建立安装并夹紧在缆索上；
所述的上车体和下车体的结构相同，上车体和下车体均包括车架、驱动电机和行进轮，所述的车架上安装有驱动电机安装架和行进轮安装架，驱动电机安装架上固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上安装有主动带轮，所述的行进轮安装架上安装有两个平行设置的平衡继动器，平衡继动器上转动安装有行进轮转轴，所述的行进轮配合安装在行进轮转轴上，所述的行进轮转轴上还安装有从动带轮，所述的主动带轮与从动带轮通过皮带配合安装。
进一步地、所述的平衡继动器包括套筒、步进电机、螺旋轴、压片、弹簧和连杆，所述的套筒的内部安装有步进电机，步进电机的输出端安装有螺旋轴，压片与螺旋轴配合安装，所述的连杆滑动安装在套筒内，连杆的上端面与压片的下端面之间连接有弹簧。
压片的中心位置加工有与螺旋轴配合的螺旋孔。
进一步地、所述的连杆的下端面设有行进轮安装座，行进轮转轴通过轴承安装在行进轮安装座内。
进一步地、所述的套筒上加工有一处长圆孔，所述的连杆上设有一处限位凸起，连杆配合安装在套筒内，连杆上的限位凸起设置在套筒的长圆孔内。
进一步地、所述的行进轮的轮面为内凹设置的弧形端面，行进轮的轮面与缆索的外圆面相适配。
进一步地、所述的下车体上安装有限位装置，限位装置包括限位环和限位安装板，所述的限位环套装在缆索上，限位环的下端具有限位安装板，限位安装板采用卡扣方式卡装在下车体的车架上。
进一步地、所述的内部缺陷检测器安装架包括互为镜像设置的两个弧形卡装架，弧形卡装架的上下两端分别具有卡装部。
进一步地、所述的车架上安装有缆索缺陷检测摄像头。
进一步地、所述的限位安装板上安装有缆索缺陷检测摄像头。
本发明具有以下有益效果：本发明包括两个相互独立的车体模块和两组结构相同的橡胶轮式行走机构，两个相互独立的车体模块分为左车体模块和右车体模块，两者结构相同，且外形与内部结构均以二者连接平面为中心对称布置，其中车体模块是由伺服电机驱动器、箱体减速器与车体传动轴连接，通过车体传送带与行进轮连接构成；本发明的模块化结构设计可对不同直径的缆索有很大的适应性，可实现多级调速控制，可搭载多种无损检测传感器，经过优化后的车体模块可以让机器人适应不同直径的缆索，越过不同尺寸的障碍，并且使机器人在爬行过程中与缆索紧密贴合，不会出现螺旋式爬升的现象。
附图说明
图1是一种轻量化智能巡检机器人的结构视图；
图2是一种轻量化智能巡检机器人的主视图；
图3是内部缺陷检测器安装架的结构视图；
图4是平衡继动器的结构安装示意图；
图中：1-上车体，2-下车体，3-内部缺陷检测器安装架，4-车架，5-驱动电机，6-行进轮，7-驱动电机安装架，8-行进轮安装架，9-主动带轮，10-平衡继动器，11-行进轮转轴，12-从动带轮，13-限位装置，14-限位环，15-限位安装板，16-弧形卡装架，17-卡装部，18-缆索缺陷检测摄像头，19-缆索，20-行进轮安装座，101-套筒，102-步进电机，103-螺旋轴，104-压片，105-弹簧，106-连杆，107-长圆孔，108-限位凸起。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种轻量化智能巡检机器人，包括上车体1、下车体2和内部缺陷检测器安装架3，上车体1和下车体2通过内部缺陷检测器安装架3建立安装并夹紧在缆索19上；所述的上车体1和下车体2的结构相同，上车体1和下车体2均包括车架4、驱动电机5和行进轮6，所述的车架4上安装有驱动电机安装架7和行进轮安装架8，驱动电机安装架7上固定安装有驱动电机5，驱动电机5的输出轴上安装有主动带轮9，所述的行进轮安装架8上安装有两个平行设置的平衡继动器10，平衡继动器10上转动安装有行进轮转轴11，所述的行进轮6配合安装在行进轮转轴11上，所述的行进轮转轴11上还安装有从动带轮12，所述的主动带轮9与从动带轮12通过皮带配合安装。如此设置，本实施方式中，上车体1和下车体2安装在缆索19上，随后通过内部缺陷检测器安装架3将上车体1和下车体2建立连接，在使用时，通过控制驱动电机5转动，驱动电机5通过主动带轮9带动从动带轮12转动，在从动带轮12的作用下行进轮转轴11能够带动行进轮6转动，进而行进轮6在缆索19上实现行走，完成对缆索缺陷的实时检测，本实施方式的新型模块化结构设计可对不同直径的缆索有很大的适应性，可实现多级调速控制，可搭载多种无损检测传感器。经过优化后的附着模块可以让机器人适应不同直径的缆索，越过不同尺寸的障碍，并且使机器人在爬行过程中与缆索紧密贴合，不会出现螺旋式爬升的现象；
在本实施方式中传动带轮采用铝合金同步带轮，代替多级齿轮传动，可增加传动效率，减轻重量。
具体实施方式二：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种轻量化智能巡检机器人，所述的平衡继动器10包括套筒101、步进电机102、螺旋轴103、压片104、弹簧105和连杆106，所述的套筒101的内部安装有步进电机102，步进电机102的输出端安装有螺旋轴103，压片104与螺旋轴103配合安装，所述的连杆106滑动安装在套筒101内，连杆106的上端面与压片104的下端面之间连接有弹簧105。如此设置，平衡继动器10能够实施纠正一种轻量化智能巡检机器人的行走姿态，当机器人在缆索上行走发生行走路线偏移时，平衡继动器10中，套筒101内的步进电机102转动带动压片104沿套筒101内部向下位移，此时压片104压动弹簧105压缩，使得连杆106向下滑动，此时，安装在平衡继动器10上转的行进轮转轴11单侧发生位置偏移，这种位置上的偏移实现了行进轮在缆索上行走位移补偿，因此通过本实施方式的平衡继动器10能够使得整个巡检机器人行走稳定性得到大幅提升，满足巡检机器人在缆索上巡检稳定性需求。本实施方式中压片104的中心位置加工有与螺旋轴103配合的螺旋孔。
具体实施方式三：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种轻量化智能巡检机器人，所述的连杆106的下端面设有行进轮安装座20，行进轮转轴11通过轴承安装在行进轮安装座20内。
具体实施方式四：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种轻量化智能巡检机器人，所述的套筒101上加工有一处长圆孔107，所述的连杆106上设有一处限位凸起108，连杆106配合安装在套筒101内，连杆106上的限位凸起108设置在套筒101的长圆孔107内。如此设置，连杆106上的限位凸起108限制了连杆106在套筒101内的滑动行程。
具体实施方式五：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种轻量化智能巡检机器人，所述的行进轮6的轮面为内凹设置的弧形端面，行进轮6的轮面与缆索19的外圆面相适配。如此设置，行进轮6采用橡胶轮，其的轮面与缆索19贴合，保证行进过程保持一定摩擦力，确保整个机器人行进过程更加牢靠、稳定。
具体实施方式六：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种轻量化智能巡检机器人，所述的下车体2上安装有限位装置13，限位装置13包括限位环14和限位安装板15，所述的限位环14套装在缆索19上，限位环14的下端具有限位安装板15，限位安装板15采用卡扣方式卡装在下车体2的车架4上。如此设置，限位装置13的限位环14套装在缆索19上，保证机器人在运行过程中具有一个良好的导向和支撑作用。
具体实施方式七：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种轻量化智能巡检机器人，所述的内部缺陷检测器安装架3包括互为镜像设置的两个弧形卡装架16，弧形卡装架16的上下两端分别具有卡装部17。如此设置，内部缺陷检测器安装架3的弧形卡装架16能够夹持内部缺陷检测器，进而实现对缆索内部缺陷(腐蚀/断丝)进行监测；
内部缺陷检测器是基于脉冲励磁原理的脉冲励磁漏磁传感器，获得缆索宽范围的频率成分，结合智能算法实现内部缺陷的检测与空间定位。
具体实施方式八：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种轻量化智能巡检机器人，所述的车架4上安装有缆索缺陷检测摄像头18。
具体实施方式九：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种轻量化智能巡检机器人，所述的限位安装板15上安装有缆索缺陷检测摄像头18。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (5)
1.一种轻量化智能巡检机器人，其特征在于：包括上车体（1）、下车体（2）和内部缺陷检测器安装架（3），上车体（1）和下车体（2）通过内部缺陷检测器安装架（3）建立安装并夹紧在缆索（19）上；
所述的上车体（1）和下车体（2）的结构相同，上车体（1）和下车体（2）均包括车架（4）、驱动电机（5）和行进轮（6），所述的车架（4）上安装有驱动电机安装架（7）和行进轮安装架（8），驱动电机安装架（7）上固定安装有驱动电机（5），驱动电机（5）的输出轴上安装有主动带轮（9），所述的行进轮安装架（8）上安装有两个平行设置的平衡继动器（10），平衡继动器（10）上转动安装有行进轮转轴（11），所述的行进轮（6）配合安装在行进轮转轴（11）上，所述的行进轮转轴（11）上还安装有从动带轮（12），所述的主动带轮（9）与从动带轮（12）通过皮带配合安装；
所述的平衡继动器（10）包括套筒（101）、步进电机（102）、螺旋轴（103）、压片（104）、弹簧（105）和连杆（106），所述的套筒（101）的内部安装有步进电机（102），步进电机（102）的输出端安装有螺旋轴（103），压片（104）与螺旋轴（103）配合安装，所述的连杆（106）滑动安装在套筒（101）内，连杆（106）的上端面与压片（104）的下端面之间连接有弹簧（105）；
所述的连杆（106）的下端面设有行进轮安装座（20），行进轮转轴（11）通过轴承安装在行进轮安装座（20）内；
所述的套筒（101）上加工有一处长圆孔（107），所述的连杆（106）上设有一处限位凸起（108），连杆（106）配合安装在套筒（101）内，连杆（106）上的限位凸起（108）设置在套筒（101）的长圆孔（107）内；
所述的行进轮（6）的轮面为内凹设置的弧形端面，行进轮（6）的轮面与缆索（19）的外圆面相适配。
2.根据权利要求1所述的一种轻量化智能巡检机器人，其特征在于：所述的下车体（2）上安装有限位装置（13），限位装置（13）包括限位环（14）和限位安装板（15），所述的限位环（14）套装在缆索（19）上，限位环（14）的下端具有限位安装板（15），限位安装板（15）采用卡扣方式卡装在下车体（2）的车架（4）上。
3.根据权利要求1所述的一种轻量化智能巡检机器人，其特征在于：所述的内部缺陷检测器安装架（3）包括互为镜像设置的两个弧形卡装架（16），弧形卡装架（16）的上下两端分别具有卡装部（17）。
4.根据权利要求1所述的一种轻量化智能巡检机器人，其特征在于：所述的车架（4）上安装有缆索缺陷检测摄像头（18）。
5.根据权利要求2所述的一种轻量化智能巡检机器人，其特征在于：所述的限位安装板（15）上安装有缆索缺陷检测摄像头（18）。
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